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1、1高高中中物物理理实实验验复复习习 的的策策略略东东明明一一中中高高三三物物理理教教研研组组针对当现高中物理实验教学的现状，根据理科综合考试的发展趋势和素质教育的要求，结合自身教学实践，提出在高中物理实验复习新策略。一、高中物理实验教学现状一、高中物理实验教学现状自 2001 年后，理科综合考试说明的考试目标中，关于考查学生设计和完成实验的能力的说明增加了：“能根据要求灵活运用已学过的自然科学理论、实验方法和仪器，设计简单的实验方案并处理相关的实验问题”这句话。2003 卷第 23 题用伏安法测量电阻 R 求电阻率（物理） ；2008 山东理综卷第 23 题。从这几年的理综试卷比较，突出了对实
2、验设计能力的考查，强调了开放性和探究性，拓展了能力考查的空间。如今从过去以考查实验知识为主转移到主要考查学生运用所学实验原理、实验方法解决新问题的能力。从考试结果表明，学生实验设计能力普遍较弱，部分学生甚至无从下手。究其原因：长期以来，在高中理科实验教学中还普遍存在着，实验教学方法的简单化（习惯上知识的呈现、实验的结构都是直线性和有序性） ，实验的过程形式化（过分强调实验的格式化、有序化） ，实验结果的唯一化（过分认可实验结果的标准结果） 。学生是“照方抓药” “按图索骥”被动地做实验。使学生的实验思维、实验方法、探索精神得不到预期培养，从而使学生的思维显得单一狭窄，对实际问题的解决缺乏灵活性
3、和独创性。在复习时，由于实验的重要性，相信许多学生用在此方面上的时间与精力不会少，11 个中学物理必作实验的实验目的、原理、步骤、注意事项、数据处理等等内容一遍遍重复，死记硬背，但这样的学法与当前高考出题的方向已是大相径挺。以近几年理综实验题为例，没有一个照搬课本中的实验。我觉得实验的复习要打破常规，不应该再叫学生跟在书本的后面应该怎样做不应该怎样做，尽管我们不否认书本上的实验是专家学者智慧的结晶，但思维被圈在这当中不符合现代教育的要求。那么怎样对待新高考中的实验复习呢？我认为学生实验设计能力的培养是第一位的。在教学中该采取什么样的应对措施呢？本人的体会是如下几个方面。二、复习新策略二、复习新
4、策略1、设置实验新情景，培养学生思维的变通性。、设置实验新情景，培养学生思维的变通性。纵观近几年的高考物理实验，尤其测电阻的实验几乎年年考，题目年年翻新，角度经常变化。虽然实验的情景很新颖，但实验试题中涉及的基本知识和实验技能的要求仍然立足于课本实验。特别是 2003 第 23 题用伏安法测量电阻 R 求电阻率完全源于教材，只不过将金属丝换成圆柱体（实际完全相同）。因此在复习时还是要注重教材上的实验，在实验复习过程中，应选用一些典型的实验，在同一实验有限仪器的条件下，设置新情景实验材料，让学生根据实验目的要求和现有提供的仪器设备，发挥思维迁移功能，将已学的物理知识和实验方法迁移到新情景问题中去
5、，引导学生开动脑筋自行设计方案进行实验。通过多种方案的设计、讨论和辨析等思维活动，提高学生设计实验移能力。通过实验操作验证设计的合理性，分析实验的条件及误差原因。如：在“电阻测量”实验复习中，可如下进行：21、复习伏安法测电阻 (1)、提供学生：学生电源、安培表、毫安表、伏特表、开关各一个，电阻滑动变阻器（最大电 阻为 10）和导线若干，让学生设计方案测量阻值约为 5 金属丝的阻值，要求画出电路图，连接 电路测量。通过测量结果分析安培表外接法和安培表内接法适用对象。 (2)、待测电阻换成阻值为 150 电阻（可用电阻箱） ，学生分析用安培表内接法来测量，但在 电压调节时，遇到了困难，教师分析限
6、流电路的适用特点（被测电阻与变阻器阻值相近） ，提出分 压电路来调节被测电阻两端电压。连接电路进行操作。对电阻测量的实验电路设计进行小结：一般应先设计测量部分电路（电压表，电流表，待测电阻） ，再设计给测量电路提供电源的部分电路（电源，滑动变阻器，电键） 。测量部分电路有电流表外接如图 1 和内接如图 2 两种连接形式，引起误差的原因不同，适宜于大小不同的电阻。提供电源的部分电路有限流连接形式如图 3，分压连接形式如图 4（适用大电阻测量）电压调节的范围不同，相同条件下损耗的能量不同。在教材现有器材条件下，通过两部分的组合设计出四个测量电路。2、以此为基础可以设置新情景，让学生设计、讨论、辨析
7、测量电路，选择电源电路。设计完成后，进行操作。 （以电流表外接为例如图 5）（1）若没有电流表：若有二只电压表和电阻箱，用电压表和电阻箱串联充当电流表进行测量，因此设计如图 6。在图 6 基础上进而提出如果只有一只电压表能否测量？学生思考，给予适当提示：若总电压已知。学生就能提出用图 7 的方法。进一步，总电压未知，但恒定， （当电源电路用分压，且变阻器阻值较小，待测电阻较大时可近拟成立）则可先将电阻箱阻值调到零，测得总电压，再调节电阻箱，测得 RX两端电压，测量电阻半偏法。学生在课堂操作中用半偏法分别测量了标值为 1K、10K，测量值大约分别为 800、3K。发现测量值都偏小，10K 电阻偏
8、差很大。引导学生进行误差分析：测量值应是 Rx和 Rv并联的总电阻因而偏小，学生查阅电压表说明书发现实验室中量程为 3V 表的内阻为 3K，10K 电阻测量值为 3K 的原因就迎刃而解。若待测电阻是伏特表自身，测量结果就比较准确。再要求学生用此方法测量阻值约为 5 金属丝的阻值，测量结果为 9 左右，与伏安法测量相比有很大误差，讨论寻找出原因：待测电阻小，导致测量电路两端电压变化。这样设计、操作后，学生对电压表半偏法测电阻的条件和误差分析就有更深刻的理解。那么学生解答 2001 年全国高考“32”物理卷第 16 题用半偏法测电阻误差分析与控制的实验试题就比较容易。RxVA图 1RxAV图 2。
9、 。S测量电路图 3。 。S测量电路图 43（2）若没有电压表：若有二只电流表和电阻箱，同样可用电流表和电阻箱替代电压表，设计电路如图 8。若只有一只电流表和电阻箱，则可分别设计出如何如图 9 电路电流表半偏法。 如图 10 电路完全替代法。 学生在讨论、设计的同时，进行实际操作，学生对本实验就有一种全新的感觉，使他们的设计能得到及时的验证，激发学生的成就感，提高学习兴趣。同时学生对电阻的测量方法：伏安法、半偏法、完全替代法、有一个全面的了解，使学生明确如何下手设计测量电阻的电路，再进行电路设计练习。例 1：从下表中选出适当的实验器材，设计一电路来测量电流表 A1的内阻 r1 ，要求方法简捷，
10、有尽可能高的测量精度，并能测得多组数据。 器材（代号）规 格电流表 A110mA，内阻 r1待测（约 40）电流表 A2量程量程 500A，内阻 r2=750电压表 V 量程 10V，内阻 r3=10K电阻 R1阻值约 100，作保护电阻用滑动变阻器 R2总阻值约 50电池 E电动势 1.5V，内阻很小电键 K导线若干（1）在方框中画出电路图，标明所示用器材的代号。 （2）若选测量数据中的一组来计算 r1，则所用的表达式为 r1= ，式中各符号的意义是：。分析：此题必须要认真考虑实验仪器的安全性、实验数据的精确性和实验结果的现实性，进行探究性地设计实验方案，对培养学生思维的精致性和创新性很有好
11、处。（1）测量部分电路。RA=U/I，I 通过的电流，U 为两端电压，因而根据电流，电压的测量方法可设计出：电流由电流表自身测量，电压用电压表测量。因此电压表与电流表必须并联（无内外接引起的误差）如图 11，但 A1两端电压最大为 0.4V，电压表量程为 10V，精确度不够，不能用。由于 A1两端电压较电压表量程小得多，能否将电压扩大，设计出如图 12、13 电路，但 R1只是大约阻值约 100，不可行（若有电阻箱，则此方案可行）从已知电阻电流表可以测电压（UIR）的方法得到启示，由于 A2电阻已知，相当于已知电阻，因而可测电压。设计出如图 14 电路。RxARxA RxV图 5图 10图 6
12、图 7图 9电压表和电阻箱替代电流表RxAVVVRx若总电压恒定，只有一只电压表电流表和电阻箱替代电压表RxAA图 8若总电压恒定，只有一只电压表4(2).提供电源的部分电路。从图 15 看测量电路两端电压最大为 0.38V，如用限流连接形式如图5，电压最小约为 0.7V，不可行。如串入 R1如图 16，电压调节范围大约 0.30.38V，不符合测多组数据的要求。因此必须选用分压连接形式，如图 17。最后形成完整电路如图 18。对于保护电阻 R1连接在测量电路或提供电源电路都可以。2、利用教材实验，培养学生创新能力。、利用教材实验，培养学生创新能力。要提高学生设计实验的能力，必须给学生提供练习
13、设计的机会，与其到课外材料寻找新的实验设计习题，不如充分利用教材上的学生实验，对原实验给予予改造，改进甚至创新，因为高考实验题虽然年年翻新，但实验设计思想和实验基本方法从没有脱离教材。教材中关于某个实验目标的实验方案，也只是众多方案中的一种，而且不一定是最好的一种，而只是较可行的一种。选择某些实验让学生自己设计实验方案，选择合适的实验器材，安排合理的实验步骤，设计数据处理的方法，得出实验结论，分析实验误差，改进实验方案，以培养学生灵活运用实验知识的能力、实践能力。这样变单一的实验方法为多种实验方法，提高学生学习兴趣，强化实验设计的创新能力的培养，又落实动手实验这一环节。如：复习用单摆测定重力加
14、速度实验时，可以提出你能设计几种实验方法测定本地重力加速度？供学生讨论。提示：在所学的知识范围内，哪些内容涉及到重力加速度，它与其它物理量有何定量关系，并一一罗列出来： 、在静力学中，静止物体对竖直悬绳的拉力大小就等于重力，即 Tmg。若 T 和 m 能测出，则重力加速度 g 可测定。、自由落体运动中，hgt2。若 h 和 t 可测出，则重力加速度 g 也可测定。21、自由落体运动中，SaT2。在选取合适的 T，测定纸带上的 S，则重力加速度 g 也可测定。、在运动学中，物体从光滑斜面上由静止开始下滑，sgsint2。若 s、 和 t 可测定，21则重力加速度 g 也可测定。、在运动学中，物体
15、从粗糙斜面上由静止开始下滑，s（gsingcos）t2。若21s、 和 t 可测定，则重力加速度 g 也可测定。、在平抛运动中，竖直方向上物体在连续相等的时间内位移之差ygt2。若y 和 t 可测，则重力加速度同样可以测出。vA1R1图 12A2A1图 14A1v图 11A2A1R1图 13。 。S测量电路R1图 16。 。S测量电路图 15测量电路。 。S图 17。 。SA2A1图 18R15、单摆作简谐运动时，其周期可以表示为 T2。若 T 和 l 可测，则可 g 测。gl 在前述方案中，符合简便性原则，可行性原则。学生再选择仪器，设计步骤，实际操作。对实验结果进行比较，方案中常用的测力计
16、误差较大；中下落时间短，用秒表计时误差较大。用刻度尺测定 S 误差引起测量结果的较大误差。中相对而言较切合中学实际，符合精确性原则；综上所述，中学阶段通常采用单摆法测定重力加速度。又如：复习验证机械能守恒定律时（满足守恒条件时，比较动能与势能的变化量）也可进行再设计。方案一：物体自由下落时如课本。但再设计后学生就能发现验证机械能守恒定律的实验没必要从第一点就开始计时（即没必要取第一和第二两点间长度为 2mm） ，我们完全可以从后面的计数点中取两个点算出速度与高度来验证守恒定律，没必要管第一点准确与否方案二：从物体沿光滑斜面下滑机械能守恒得到启示，运用平抛初速度测定方法，设计如右图实验方案，从控制条件，测量物理
